[发明专利]具有电磁轴承及永磁转子的旋转雾化器和雾化液体的方法

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及供在喷雾干燥器或冷藏器中使用的旋转圆盘雾化器，且更具体来说涉及具有电磁轴承及/或永磁转子的旋转雾化器。本发明还涉及用于在雾化器使用期间调整气体流速率的系统、方法及设备，更具体来说涉及用于动态地调整气体流速率的系统、方法及设备。

背景技术

喷雾干燥是通过用热气体流迅速干燥液体而从泥浆或溶液液体产生干燥粉末/颗粒的方法。喷雾干燥是干燥许多热敏材料(例如食物及药物)的优选方法。一致颗粒大小分布是喷雾干燥一些工业产品(例如晶体及其它化学品)的原因。通常，空气为经加热干燥介质；然而，如果被雾化的液体为可燃溶剂(例如，乙醇)或如果产品为氧敏感的，那么可使用氮气。

大体来说，喷雾干燥器使用雾化器或喷雾喷嘴来将液体分散成经控制水滴大小喷雾。在喷雾干燥时使用的常见类型的喷嘴包含旋转圆盘及单流体压力旋流喷嘴。或者，对于一些应用，可使用双流体或超声波喷嘴。取决于工艺及/或产品需要，可借助适当选择实现从10微米到500微米的水滴大小。然而，常见应用通常在100微米到200微米直径范围内。

热干燥气体流(例如，空气、氮气等)可作为同向流或逆向流流动通过到雾化器方向。同向流流动方法使得颗粒能够在系统内具有较低停留时间，且颗粒分离器(通常为旋风装置)更高效地操作。逆向流流动方法使得颗粒能够在室中具有较大停留时间且通常与流体化床系统挂钩。

纳米喷雾干燥器提供喷雾干燥领域中的新的可能性。其允许产生具有窄大小分布的在300nm到5μm的范围内的颗粒。产生高合格率(高达90％)且最小样本量为1ml。在过去，喷雾干燥的限制为颗粒大小(最小2微米)、合格率(最大约70％)及样本体积(对于实验室级的装置最小50ml)。最近，最小颗粒大小已减小到300nm，合格率高达90％为可能的，且样本量可小到1ml。这些扩展的限制由于对喷雾头、加热系统及静电颗粒收集器的新技术开发而为可能的。为强调借助此新技术可能的小的颗粒大小，已将其描述为“纳米”喷雾干燥。然而，所产生的最小颗粒通常在精细颗粒常见的亚微米范围而非超精细颗粒的纳米级内。对于关于纳米喷雾干燥的其它信息，举例来说，参见可在http://www.labmate-online.com/news/laboratory-products/3/buchi labortechik ag/nano spraydryer-experience submicron spray drying/14005/下获得的标题为“纳米喷雾干燥器-体验亚微米喷雾干燥(Nano Spray Dryer-Experience Submicron Spray Drying)”的2011年3月31日论文。

多年来已做出众多尝试来改进旋转雾化器性能。举例来说，标题为“具有经改进型式控制的旋转雾化器的设备及方法(Apparatus and Method for a Rotary Atomizer with Improved Pattern Control)”的克利福德(Clifford)等人的第7,611,069号美国专利揭示一种用于使用旋转雾化器喷雾头形成及控制具有流体的喷雾表面的型式的设备及方法，所述旋转雾化器喷雾头具有空气成形环，所述空气成形环具有在钟形杯的旋转方向上倾斜以将空气引导到杯边缘附近的杯表面上的成形空气喷嘴。标题为“旋转雾化器及旋转雾化器的空气轴承保护系统(Rotary Atomizer，And Air Bearing Protection System For Rotary Atomizer)”的金姆(Kim)的第7,344,092号美国专利揭示一种用以减小制造成本的旋转雾化器及旋转雾化器的空气轴承保护系统。金姆认识到，高速旋转在连续操作期间在雾化器上产生大量热量及负载。为了移除此热量，通常使用润滑设备，此导致系统结构复杂性且因此导致维护的困难及制造成本的增加。

标题为“旋转雾化器(Rotary Atomizer)”的瑞恩(Renyer)等人的第6,551,402号美国专利揭示一种利用旋转雾化器来将基于液体的物质施涂到颗粒的系统。瑞恩认识到，旋转雾化器通常在移动的颗粒附近需要高速旋转力(如同连续流工艺)且利用旋转雾化器的机械可在某种程度上为复杂的，其需要可经受频繁分解的数个移动零件。